อุปกรณ์จักรยาน

แกนล้อแบบปลดเร็ว (Quick Release Skewer)

แกนล้อแบบปลดเร็ว (Quick Release Skewer)

แกนปลด (Skewer) คือแท่งโลหะที่สวมผ่านแกนกลางดุมล้อ ด้านหนึ่งทำเป็นเกลียวสำหรับหมุนยึดกับน็อตยึด (Acorn nut) อีกด้านจะเชื่อมต่อกับกลไกแกนหมุน (Cam) ที่มีด้ามบิดไปมา เมื่อบิดไปตำแหน่งปิด แหวนที่อยู่ทั้งสองข้างแกนดุมล้อจะทำหน้าที่บีบให้ขาตะเกียบกดส่วนของดุมล้อตรงกลาง ทำให้ล้อกับรถยึดติดได้อย่างมั่นคง
ขณะแข่งขันจักรยาน ในปี ค.ศ. 1927 Tullio Campagnolo นักแข่งชาวอิตาลี เข้าร่วมแข่งขันจักรยาน แล้วเจอปัญหายางรั่ว การที่ต้องพกพาเครื่องมือมาขันน็อตที่แกนดุมล้อ และท่ามกลางอากาศหนาวของอิตาลี ทำความยากลำบากให้แก่เขาอย่างมาก เนื่องจากมือที่ชาจากสภาพอากาศ เวลาสูญเสียไปจากการถอด และประกอบล้อกลับเข้าไป เขาจึงคิดวิธีที่จะต้องปลดล้อออกมาให้ได้อย่างรวดเร็ว หลังจากคิดค้นออกแบบเขาก็สามารถประดิษฐ์ แกนปลดแบบใหม่ออกมา

“เมื่อคุณบิดตัวด้ามจับแกนปลดคุณจะรู้สึกมีแรงต้าน จากสองที่คือ แรงที่แกนปลดหนีบขาตะเกียบ กับแรงเสียดสีตรงจุดหมุน” *Sheldon Brown

ปัจจุบันนี้ แกนปลด สามารถแบ่งได้สองประเภท คือ Enclosed cam design และ Exposed cam design

*มีเพื่อนใน ThaiMTB ให้นิยามคำว่า cam ว่าลูกเบี้ยว ผมคิดดูแล้วน่าจะใช้ ก็เลยเรียกตามนี้ครับ

Enclosed cam (แบบปิด) เป็นแกนปลดรุ่นเก่าแบบดั้งเดิมที่คิดค้นโดย Tullio Campagnolo

ตัว ลูกเบี้ยว หรือ Cam (ขอเรียกว่า แกนหมุน ใครรู้คำเรียกภาษาไทยช่วยบอกด้วยครับ) หรือส่วนที่ทำหน้าที่เป็นแกนหมุน เมื่อบิดหมุนแล้วจะไปผลักชิ้นส่วนแกนที่อยู่กลางดุม ให้เคลื่อนที่ในแนวหน้าหลังเหมือนลูกสูบในกระบอกสูบ จะถูกหุ้มไว้ด้านใน

ภาพแสดงตำแหน่งปิด ตัวครอบจะเลื่อนมาหุ้มแกนมากขึ้น (แกนกลางถูกดันเข้าไปข้างใน)

แสดงตำแหน่งเปิด ตัวครอบจะเลื่อนออกไป

แกนหมุนนี้จะซ่อนอยู่ในกระบอกโลหะแข็งที่ห่อหุ้ม คอยดันแกนปลดให้เคลื่อนที่แนวหน้าหลัง มองไม่เห็นจากภายนอก เราจึงเรียกแกนปลดแบบปิด ด้านหนึ่งของกระบอกที่หุ้มจะเป็นฟันแหลมและจะสัมผัสกับขาตะเกียบ เพื่อให้แนวฟันจิกลงไปบนตะเกียบแล้วยึดได้มั่นคง และตัวหุ้มนี้เองที่สามารถปกป้องกลไกการทำงาน ไม่ให้สัมผัสกับฝุ่น โคลนจากภายนอกที่จะเข้าไปรบกวนการทำงานได้ง่าย จึงนับว่าเป็นข้อดีของแกนปลดชนิดนี้ การดูแลรักษาทำเพียงหยอดน้ำมันเข้าไปสักปีละสองครั้งก็เพียงพอ แกนปลดแบบนี้พบบ่อยในยี่ห้อ Shimano

Exposed Cam

เป็นแบบที่เราคุ้นตากันดี Sheldon Brown เรียกแกนปลดแบบนี้ว่าแกนปลดเจ้าสำอาง (Boutique skewer) เป็นแกนปลดที่ออกแบบมาใหม่ หน้าตาดูทันสมัย เริ่มใช้ประมาณปี 1980 การผลิตสามารถทำได้ง่ายกว่าแบบแรก และน้ำหนักลดลงกว่าแบบแรกเล็กน้อย แกนปลดแบบนี้ใช้กันมากจนเป็นที่นิยมในปัจจุบัน

ส่วนที่แตกต่างกับแบบแรก คือ กลไกของแกนหมุนลูกเบี้ยว (Cam) ถูกจับแยกออกมาเป็นสองชิ้น คือส่วนมือบิด กับ ส่วนแหวนรองรับขอบด้านนอกของมือบิด (External curved washer)

ส่วนที่เป็นมือบิด ด้านที่เป็นจุดหมุนจะหุ้มแกนแท่งเหล็กกลมที่ยึดแกนดุมล้ออีกที มือบิดสามารถเคลื่อนไหวได้ 180 องศา เพื่อปิด หรือเปิด แกนปลด แท่งเหล็กกลมทรงกระบอกที่ถูกหุ้มไว้นี้จะอยู่ใกล้ตรงกลางมือบิด แต่จะไม่กลางพอดีหากมองด้านข้างจะเหมือนวงกลมสองวงที่ไม่ได้ใช้จุดศูนย์กลางร่วมกันมาซ้อนกัน วงเล็กด้านในทำหน้าที่เป็นแกนกลาง วงด้านนอกเป็นมือบิด

ดังรูปเมื่อเราหมุนมือบิด ที่วางบนพื้น และให้มือบิดอยู่ในตำแหน่งเปิด จะเห็นว่าขอบของวงในจะอยู่ห่างพื้น แต่เมื่อเราบิดไปตำแหน่งปิด ขอบของวงในจะขยับเข้าใกล้พื้น (ความหนาของโลหะวงนอกจะน้อยลง) ความแตกต่างระหว่างตำแหน่งมือบิดทั้งสองคือความหนาของโลหะที่เป็นมือบิดเปรียบเหมือนลิ่มที่สอดแทรกเข้าไปเพื่อไปบีบให้ขาตะเกียบไปกดยึดกับดุมล้ออีกที

Washer หรือวงแหวนรองมือบิด รูปทรงกระบอก มีรูตรงกลางให้แกนเหล็กสอดผ่าน จะมีสองด้านคือ ด้านที่สัมผัสมือบิด จะโค้งไปตามรูปร่างของมือบิด กับ ด้านที่กดลงบนตะเกียบ จะเป็นแนวฟันโลหะเรียงเป็นวง และกลึงเป็นร่องให้สปริงมาวางกดอีกทีหนึ่ง

Washer อาจเป็นชิ้นโลหะล้วน หรือโลหะสองชิ้น หรือโลหะกับพลาสติก มาประกอบเข้าด้วยกันเป็นชิ้นเดียวกัน

ด้านที่สัมผัสกับมือบิดจะเป็นเป็นโลหะหรือพลาสติกก็ได้ ของ Hope ทำเป็นทองเหลือง ของ Halo เป็น Thermoplastic จะมีกลไกการทำงานที่เหมือนกัน แต่วัสดุต่างชนิดจะมีผลต่อประสิทธิภาพที่แตกต่างกัน ส่วนนี้จะเรียบ ลื่น เพื่อลดแรงเสียดทาน แกนปลดแบบเปิดนี้จะเปิดโล่งทำให้เศษฝุ่น โคลน มาสัมผัส เกาะยึด หากวัสดุที่ใช้ไม่แข็งแรงทนทานก็จะสึกกร่อนได้ง่าย ทำให้อายุการใช้งานมือบิดสั้นลง

ส่วน อีกด้านของแหวนชิ้นนี้จะทำหน้าที่กดลงบนขาตะเกียบซึ่งออกแบบมาเป็นฟันโลหะให้ยึดกับขาตะเกียบได้แน่น วัสดุหรือโลหะต่างชนิดก็จะมีผลต่อการยึดเกาะ หากใช้อลูมิเนียมซึ่งน้ำหนักเบาแต่อ่อนนิ่มสึกกร่อนง่าย เมื่อใช้ไปนานๆ รอยฟันจะสึกเร็วทำให้ยึดได้ไม่ดีเท่าที่ควร หากใช้โลหะแข็งก็จะสึกกร่อนได้ยาก ถัดจากวงนอกที่เป็นซี่ฟันจะมีร่องเพื่อให้ขอบสปริงที่สวมไว้กลางแกนปลดมาวางอยู่ไม่แกว่งไปมา สปริงตัวนี้ทำหน้าที่ผลักแหวนนี้ออกให้นิ่ง เวลาขันจะทำให้แกนล้อเข้าตำแหน่งศูนย์กลางได้ดี ทำให้แรงยึดมั่นคง ได้ศูนย์มากขึ้น

Acorn nut เป็นน๊อตที่อยู่ปลายอีกด้านหนึ่งของแกนปลด มีหน้าที่ยึดแกนปลดไว้ด้วยเกลียวทำให้มั่นคง คุณสมบัติที่น่าสนใจคือด้านที่หันเข้าในจะเป็นรอยหยักเหมือนซี่ฟัน เหมือนกับ Washer ที่กล่าวมาแล้ว ฟันนี้อาจจะทำเป็นโลหะอลูมิเนียมชิ้นเดียว หรือ ฟันที่เป็นโลหะแข็งเพิ่มมาก็ได้ขึ้นกับชนิดและราคา หากเป็นอลูมิเนียมแม้จะทำให้น้ำหนักเบา แต่สึกกร่อนง่าย

Acorn nut บางยี่ห้อจะมีพลาสติกแทรกไว้ที่เกลียวเมื่อแกนปลดมาขันเกลียว มันจะช่วยไม่ให้ตัวน็อตหลวมหลุดได้ง่ายๆ หากได้รับแรงสั่นสะเทือน เพิ่มความมั่นคง เราอาจเจอชื่อที่เรียกเช่น Nylock ซึ่งคือชื่อของน๊อตที่มีพลาสติกมาสวมด้านในรองรับเกลียวที่ขันเข้ามาป้องกันไม่ให้น๊อตคลายตัวออกเองนั่นเอง

แกนปลดมีหลักการทำงานที่ใช้พื้นฐานทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับแรง คือแรงเสียดทาน และ เรื่องคาน

เรื่องแกนปลด เคยลงใน ThaiMTB ครั้งแรกเมื่อปี 2009 มีคำถามตามมาจากบทความในกระทู้ว่า เราจะดูความคุ้มค่าจากอะไร ผมลงตอบไว้คร่าวๆ น่าจะช่วยให้ผู้ใช้เลือกพิจารณาได้ครับ
http://www.thaimtb.com/forum/viewtopic.php?f=200&t=83782

หากถามถึงความคุ้มค่า มันต้องเข้าใจตรงกันก่อนว่าความคุ้มค่าคืออะไร

เรามองแกนปลดแบบที่สองเป็นหลัก (Exposed cam)

แกนปลดมีหน้าที่ ยึดล้อให้มั่น หากมองความคุ้มค่าตรงการทำงาน หรือ function เราจะตีความคุ้มค่าว่ามันทำหน้าที่ได้ดี ไม่ว่าจะแบบ HALO หรือ HOPE มันก็ยึดได้ดีพอๆ กัน

เราก็มองต่อว่า ผ่านไปนานๆ แล้วอันไหนดีกว่า ความเสื่อมของแกนปลดจะมาได้จากจุดไหน ผมว่าอย่างแรกเลยคือซี่ฟันที่จิกลงไปบนตะเกียบ หากวัสดุที่ใช้ทำอ่อนมันก็จะสึกง่าย หากเราขันแกนปลดไม่แน่นล้อจะคลอนอยู่นิดๆ ในระดับไมโคร (Micro movement) เมื่อวิ่งรถไป ล้อก็ขยับเหวี่ยงไปมา ไม่ว่าจะกี่มิติ การเสียดสีระหว่างฟันทั้งด้าน Washer และ Acorn Nutของแกนปลด กับผิวของตะเกียบ ย่อมทำให้ทั้งฟันของแกนปลดและตะเกียบสึก แล้วประสิทธิภาพในการยึดก็จะลดลง

แต่ถ้าถามว่าอัตราการสึกของวัสดุอ่อนๆ อย่างอลูมิเนียม กับโลหะผสมที่แข็งกว่าของ HOPE เป็นเท่าไร ผมไม่ทราบครับ แต่ผมคิดว่า อลูแม้จะไม่แข็งนักก็น่าจะทำงานได้นานเป็นหมื่นๆ กิโล ซึ่งน้อยคนนักที่จะใช้ไปถึงระดับนั้น เพราะผ่านไปสองสามปี ใจมันมักอยากจะเปลี่ยนไปตามรูปลักษณ์ใหม่ๆ เสมอ เปลี่ยนอะหลั่ยรถง่ายกว่าเปลี่ยนคนที่บ้านมากมายเลยครับ

แล้วอย่างนี้จะว่าคุ้มไหม ดังนั้นไม่ว่าราคาถูกหรือแพง มันทำงานได้ดีพอๆกัน แต่ต้นทุนต่างกัน
ตามระยะทางและเวลา

ความคุ้มค่าที่สองอยู่ที่การใช้งาน ว่าง่ายหรือไม่
สองสามปีก่อนแกนปลดจะออกแบบมาให้กระเดื่องเรียว มน เล็ก การออกแบบเพียงความสวยงาม แต่จับก็ยากบิดก็ต้องใช้แรงเยอะ รูปทรงมีผลหรือ ผมว่าจะเขียนเรื่องเกี่ยวกับหลักฟิสิกส์เกี่ยวกับแกนปลด มีแรงสองแรงมาเกี่ยวข้องคือแรงงัดจากเรี่องคาน กับแรงเสียดทาน

รูปแบบกระเดื่องมีผลกับแรงที่เราต้องพยายามในการเปิดหรือปิด หากกระเดื่องยาวจะได้เปรียบเชิงกลกว่ากระเดื่องที่เล็กและสั้น และรัศมีของวงกลมที่กระเดือ่งสวมครอบกับ washer ก็ส่งผลต่อแรงเหมือนกัน อันนี้พอจะนึกออกไหมครับ

แรงเสียดทานคือแรงเสียดสีระหว่างกระเดื่องกับwasher วัสดุต่างๆมัสัมประสิทธ์แรงเสียดทานที่แตกต่างกัน ที่นี้วัสดุที่เป็นwasher หากเป็นพลาสติกย่อมสึกกร่อนเร็วกว่าโลหะ

สรุปง่ายๆว่าหากแรงต้านต่ำ แรงเสียดทานต่ำ แกนปลดก็ทำงานได้สะดวก ง่าย นับว่าคุ้มค่ากว่าแบบฝืดๆ ปลดยาก แล้วสองแบบนี้อันไหนคุ้มกว่า ผมไม่ตอบแล้วกัน ไม่กล้าตอบ

ความคุ้มค่าที่สามคือความแข็งแรงทนทาน
หลักการของอุปกรณ์จักรยานคือต้องเบา ทนทาน ไม่แตกหักง่าย วัสดุที่ผลิตจากอลูหลอมแล้วปล่อยให้แข็งเป็นแท่งจากนั้นมากลึงขึ้นรูป จะได้คุณสมบัติที่ดีคือเหนียว บิดตัวได้ แข็งไม่เปราะหรือหักง่าย เมื่อเทียบกับวัสดุที่หล่อจากเบ้าหลอม แล้วปล่อยให้เย็นชุบสีลงลาย แบบหลังจะแข็งแต่เปราะมีรูพรุนในเนื้อวัสดุ ดัดหรือบิดนิดเดียวก็หักทันที
ผมไม่ทราบว่าของ HALO ผลิตวิธีไหน แต่ของ HOPE ทำแบบแรก ย่อมดีกว่า แต่แพงกว่า

ความคุ้มค่าที่สี่ คือสีสันรูปลักษณ์ อันนี้เป็นรสนิยมส่วนบุคคลแล้วครับ ถ้าแพง แล้วชอบ ใช้แล้วภูมิอกภูมิใจ คุ้ม แต่จ่ายแพงแล้วใจมันไม่ชอบ แม้สีสวยรูปงาม แต่ไม่เข้ากับส่วนอื่นของรถ มองยังไงก็โรงลิเกเคลื่อนที่(ขอโทษคนที่ชอบลิเก) ก็ไม่คุ้ม อันนี้ตอบแทนใครไม่ได้เลย

เห็นไหมครับว่าเราจะใช้หลักวิทยาศาสตร์ มาแสดงเหตุผลก็ได้ ชัดเจนวัดได้หากทำกันจริงๆ หรือหลักพฤติกรรมมาตอบก็ได้ กว้างคลุมเครือ ไม่สบอารมณ์ทุกคน แค่แกนปลดเล็กๆ ยังมีเรื่องให้คุยได้อีกเยอะแยะ แล้วถ้าผมไปแตะเรื่องดุมล้อไม่ปวดหัวตายเอาเหรอ เมือ่วานนั่งอ่านการวิจัยเรื่องเบาะ คนวิจัยใช้เวลาสี่ปีทำวิจัย แค่เบาะนะนี่

ใครมีอะไรเสริมช่วยตอบหน่อยนะครับ ผมเขียนเรื่องแกนปลด อ่านแล้วยังรู้ว่าไม่ดีพอ แม้จะพยายามทำให้ดีที่สุด แต่อยากเขียนให้อธิบายให้ตัวเองและคนที่ชอบอ่าน คิดว่าจะขัดเกลาไปเรื่อยๆ ยินดีรับฟังทุกคน สังคมจักรยานที่เมืองนอกแข็งแรง วัฒนธรรมจักรยานของอเมริกาใช้เวลาเกือบสามสิบปีแล้ว เนเธอร์แลนด์ใช้เวลาเกือบ หกสิบปี สิ่งหนึ่งที่เป็นปัจจัยหนุน คือเขายืนอยู่บนฐานความรู้ทางวิทยาศาสตร์ครับ ผมมองตัวเองแล้วรู้ว่าเรายังสะสมองค์ความรู้ไม่มากพอ

แต่ถามมา ผมสนุกกับการคิดครับ ใครรำคาญอยากช็อปอย่างเดียว มองข้ามไปนะครับ

Standard

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s